JP4191967B2 - デジタルカメラ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤイメージセンサ，ＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子に対する欠陥補正機能を制御可能としたデジタルカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子カメラ等（例えばデジタルスチルカメラ，デジタルビデオカメラ）の撮像装置は、ＣＣＤイメージセンサなどの撮像素子を備えている。このような撮像素子の中には、その製造時に、受光量に応じた電荷を生成することができない画素や，暗電流の不均一によるノイズが規定値以上に発生してしまう画素などのいわゆる欠陥画素が形成される場合がある。
【０００３】
このような欠陥画素を有するＣＣＤイメージセンサによって画像を撮像した場合には、その撮像画像上に、欠陥画素に対応する部分が白傷又は黒傷などの傷となって現れ、画像品質を低下させる。
【０００４】
そこで、撮像素子は、その製造時における検査過程で、欠陥画素の有無を検出し、欠陥画素がある場合には、その欠陥画素の位置（座標）などを表わす「欠陥画素データ」を、デジタルカメラの記憶部（メモリ）に予め記憶させておき、デジタルカメラに備えた画像欠陥補正装置により、記憶部（メモリ）に予め記憶されている「欠陥画素データ」に基づいて欠陥画素に対する欠陥補正を行っている。
【０００５】
従来のデジタルカメラで使用されている欠陥画素の補正手段には、例えば撮像素子の欠陥画素からの撮像信号と、撮像信号に同期しその極性が逆で実質同レベルの補正信号とを加算して、欠陥画素からの撮像信号レベルがなくなるよう補正された撮像信号を得ることで、欠陥画素を補正する手段、又は撮像素子の欠陥画素からの撮像信号を欠陥画素の周辺画素からの撮像信号で置換して欠陥画素を補正する置換による補正手段がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
また他の画像補正システムとして、撮影に関する情報、例えば、ＣＣＤの温度、蓄積時間、ＩＳＯ感度等の要因に関する情報に基づいて、ダーク補正と欠陥補正との分担を変更することにより、所望のレンジを有効なダイナミックレンジとして確保しつつ、暗電圧の大きい画素についての画素信号を補正するものがある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−３３９６４２号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開２００２−９４８８４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようなデジタルカメラで利用される画像補正システムは、高度で複雑な欠陥補正の制御システムとして構築されているから、欠陥補正の処理に要する演算時間が長くかかり、欠陥補正の演算処理に費やする消費電力量も多い。
【００１０】
また、撮影条件に拘わらず全ての画像について欠陥画素補正を行うと「欠陥画素データ」をメモリに記憶しておける量の制約、欠陥補正の方法、精度等の制約があることから、欠陥補正の処理に要する演算時間が長くかかる割に十分な欠陥補正がなされないという課題がある。
【００１１】
例えば、ＩＳＯ感度を上げた場合には、低感度時よりも高いゲインをかけることになり、ノイズの影響で画質が落ち、撮像素子の画素欠陥による傷が目立たなくなるので、欠陥補正の処理をしても画質を大幅に向上できるとは限らない。
【００１２】
さらに、デジタルカメラの低解像度モードでは、解像度を低下させるため、いわゆる画素を間引く処理の過程で、撮像素子の画素欠陥による傷が目立たなくなるので、欠陥補正の処理をしても画質を大幅に向上できるとは限らない。
【００１３】
また、欠陥補正の処理に要する演算時間が長くなると、デジタルカメラで連写するときの動作が遅くなる（連写時のシャッタを切る間隔が長くなる）。
【００１４】
本発明は上記事実に鑑み、撮影条件に応じて欠陥補正の処理を実行することにより、撮影時に行う演算時間を短縮し、消費電力を低減可能としたデジタルカメラを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載のデジタルカメラは、被写体に応じて変化する光を光電的に変換し、アナログ画像信号を出力する撮像素子（固体撮像素子）における欠陥画素を補正する補正手段を備えたデジタルカメラであって、設定された撮影条件に応じて、前記補正手段をオン、オフ制御する判定手段を有し、前記撮影条件が解像度モードであることを特徴とする。
【００１６】
請求項１に記載の発明では、設定された撮影条件に応じて、判定手段が補正手段をオン、オフ制御する。従って、補正手段がオフされたときは欠陥画素補正処理のためにかかる演算処理時間が省略され、撮影から記録を完了するまでの処理時間を短縮することができる。このため、高速連写性能を向上できる。
【００１７】
また、欠陥画素補正処理のために消費される電力が不要となるため、省電力化を図ることができる。撮影条件として設定されている解像度モードの値が解像度モードの基準値感度の基準値よりも小さい場合、画素が平均化される。このため補正手段が欠陥画素を補正してもしなくても大差のない画像になる。
【００１８】
本発明の請求項２に記載のデジタルカメラは、被写体に応じて変化する光を光電的に変換し、アナログ画像信号を出力する撮像素子における欠陥画素を補正する補正手段を備えたデジタルカメラであって、設定された撮影条件に応じて、前記補正手段をオン、オフ制御する判定手段を有し、前記撮影条件がＩＳＯ感度モードであることを特徴とする。
【００１９】
請求項２に記載の発明では、設定された撮影条件に応じて、判定手段が補正手段をオン、オフ制御する。従って、補正手段がオフされたときは欠陥画素補正処理のためにかかる演算処理時間が省略され、撮影から記録を完了するまでの処理時間を短縮することができる。このため、高速連写性能を向上できる。また、欠陥画素補正処理のために消費される電力が不要となるため、省電力化を図ることができる。撮影条件として設定されたＩＳＯ感度の値がＩＳＯ感度の基準値よりも大きい場合、ノイズが増幅され、画質が劣化する。このため、補正手段が欠陥画素の補正をしてもしなくても大差のない画像になる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明のデジタルカメラに関する実施の形態について、以下に図面を参照しながら説明する。
【００２３】
図３乃至図５に示すように、デジタルカメラ１０の本体１２は、その正面側中央にレンズ１４が取り付けられており、本体１２のレンズ１４上方には、ユーザが撮影範囲等を目視で確認するための光学ファインダ１６、低照度での撮影等の場合に補助光を発するためのストロボ１８が取り付けられている。
【００２４】
また、本体１２の上面には、右側に電源スイッチ２０が、左側にシャッタボタン２２が各々設けられており、また、本体１２の側面には、メモリカード（図示省略）を装填可能なスロット２４が設けられている。
【００２５】
更に、ストロボ１８の下方には、交流電源から電力を得るためのＡＣアダプタを接続するＡＣアダプタ接続口２８が設けられており、電力をデジタルカメラ１０に供給可能なように構成されている。
【００２６】
また、図４及び図５に示すように、本体１２の背面には、透過型液晶（半透過型液晶でもよい）からなるカラーディスプレイ２６が設けられており、ディスプレイ２６は、蛍光管やＬＥＤ等によって構成されるバックライトを備えた構成とされている。なお、ディスプレイ２６はファインダ１６の機能を有する。
【００２７】
本体１２の背面には、メニュー（ＭＥＮＵ）スイッチ３０、実行／画面切換（ＥＸ／ＶＩＥＷ ＣＨＧ）スイッチ３２、及び、選択（ＳＥＬＥＣＴ）スイッチ３４が各々設けられており、ディスプレイ２６の上方には、キャンセル（ＣＡＮＣＥＬ）スイッチ３６が設けられている。なお、選択スイッチ３４は、メニュースイッチ３０を押下することによって表示されたメニュー画面等のモード等を実行するスイッチであり、キャンセルスイッチ３６は種々のモード等をキャンセルするためのスイッチである。
【００２８】
ここで、使用者が、例えばデジタルカメラ１０のＩＳＯ感度を設定する場合には、メニュー（ＭＥＮＵ）スイッチ３０を操作して、図４に示すように、ディスプレイ２６上にＩＳＯ感度設定画面を呼び出して表示させる。そして、使用者は、選択スイッチ３４を操作してＩＳＯ感度の値を例えば、２５、５０、１００、２００又は４００の中から選択して、実行／画面切換（ＥＸ／ＶＩＥＷ ＣＨＧ）スイッチ３２で決定するという操作を行う。
【００２９】
また、使用者が、例えばデジタルカメラ１０の解像度モードを設定する場合には、メニュー（ＭＥＮＵ）スイッチ３０を操作して、図５に示すように、ディスプレイ２６上に解像度モード設定画面を呼び出して表示させる。そして、使用者は、選択スイッチ３４を操作して解像度モードを例えば、Ｈ、Ｍ、Ｌの中から選択して、実行／画面切換（ＥＸ／ＶＩＥＷ ＣＨＧ）スイッチ３２で決定するという操作を行う。
【００３０】
図１に示すように、デジタルカメラ１０は、レンズ１４を備えている。このレンズ１４は、ＡＦ機構及びズーム機構が駆動回路３８によって駆動されるよう構成されている。なお、ズームレンズに代えて、ＡＦ機構のみを備えた焦点距離可変レンズをレンズ１４として用いてもよい。
【００３１】
本体１２の内部におけるレンズ１４の合焦点位置には、ＣＣＤ（固体撮像素子）、エリアＣＣＤセンサ等で構成される撮像デバイス４０が配置されており、被写体で反射されてレンズ１４に入射した光が撮像デバイス４０の受光面上に結像される。
【００３２】
この撮像デバイス４０は、受光面上にマトリクス状に配列された多数個の光電変換セルの各々における受光量を表すアナログ信号を、画像信号として出力する。撮像デバイス４０は、駆動回路３８が内蔵しているタイミング発生回路（図示省略）によって発生されたタイミング信号に同期したタイミングで駆動されて画像信号を出力する。
【００３３】
レンズ１４と撮像デバイス４０との間にはシャッタ／絞り４２が配置されている。シャッタ／絞り４２は駆動回路３８によって駆動される。シャッタは撮像デバイス４０から画像信号が出力されたときに、撮像デバイス４０の受光面に光が入射することでスミアが発生することを防止するためのものであり、撮像デバイス４０の構成によっては省略可能である。
【００３４】
また絞りは、絞り量を連続的に変更可能な単一の絞りで構成してもよいし、絞り量が異なる複数の絞りを切り替える構成としてもよい。駆動回路３８には、更にストロボ１８も接続されており、ストロボ１８は低照度であることが検出された場合や、ユーザによって発光が指示された場合に発光制御される。
【００３５】
撮像デバイス４０の信号出力端には、アナログ信号処理部４４、Ａ／Ｄ変換器４６、欠陥画素補正部４８、デジタル信号処理部５０、メモリ５２が順に接続されている。
【００３６】
このアナログ信号処理部４４では、撮像デバイス４０から出力された画像信号を増幅すると共に、増幅した画像信号に対してホワイトバランス等の補正を行う。アナログ信号処理部４４から出力された画像信号は、Ａ／Ｄ変換器４６によってデジタルの画像データに変換されて欠陥画素補正部４８へ入力される。
【００３７】
欠陥画素補正部４８は、Ａ／Ｄ変換器４６によって変換されたデジタルの画像データに対して撮像デバイス４０の画素に生じる欠陥を補正して補正後の画像データをデジタル信号処理部５０へ入力させる機能と、Ａ／Ｄ変換器４６によって変換されたデジタルの画像データを直接デジタル信号処理部５０へ入力させる機能とを、後述するＣＰＵ５８の制御によって選択的に切り替え操作可能に構成する。
【００３８】
デジタル信号処理部５０では、入力された画像データに対して色補正・γ補正・Ｙ／Ｃ変換等の各種処理を行う。デジタル信号処理部５０から出力された画像データは、ＲＡＭ等で構成されたメモリ５２に一時記憶される。
【００３９】
駆動回路３８、アナログ信号処理部４４、Ａ／Ｄ変換器４６、欠陥画素補正部４８、デジタル信号処理部５０、メモリ５５２及び圧縮伸張部５４（後述）はバス５６に接続されており、このバス５６には、ＣＰＵ５８が接続されていると共に、電源スイッチ２０、ＩＳＯ感度と低解像度モードといった撮影条件を設定するための操作等が実行可能なメニュースイッチ３０、実行／画面切替スイッチ３２等のスイッチ類６０、及び、シャッタボタン２２が操作されることでオンオフされるシャッタスイッチ６２が各々接続されている。なお、図示は省略するが、ＣＰＵ５８はＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート等の周辺回路を含んで構成されている。
【００４０】
また、メモリ５２にはディスプレイ２６及び圧縮伸張部５４が各々接続されている。ディスプレイ２６に画像を表示する場合、ＣＰＵ５８は、メモリ５２に一時記憶されている複数の画像データより選択スイッチ３４の操作によって選択された画像データに対して所定の処理を行った後にディスプレイ２６へ転送する。これにより、メモリ５２に一時記憶されている画像データが表す画像がディスプレイ２６に表示される。
【００４１】
また、シャッタボタン２２が操作されてシャッタスイッチ６２がオンされた等により、スロット２４に装填されたメモリカードへの画像データの格納が指示された場合、ＣＰＵ５８はメモリ５２に一時記憶されている画像データを読み出して圧縮伸張部５４へ転送する。これにより、画像データは圧縮伸張部５４で圧縮された後にメモリカードに格納される。なお、撮影モード等によって画像データが圧縮されることなくメモリカードに格納される場合もある。
【００４２】
また、スロット２４に装填されたメモリカードに格納されている画像データが表す画像の再生（表示）が指示された場合には、メモリカードから画像データが読み出され、読み出された画像データが圧縮伸張部５４で伸張（解凍）された後メモリ５２に一時記憶される。そして、メモリ５２に一時記憶された画像データを用いてディスプレイ２６への画像の表示（再生）が行われる。
【００４３】
次に、デジタルカメラ１０の図１に示す電気系の構成におけるＣＣＤセンサ等の撮像デバイス４０に対する欠陥補正処理を行う手段について説明する。
【００４４】
この撮像デバイス４０は、ＣＣＤイメージセンサ，ＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子を用いて構成されている。この撮像素子は、半導体の物理的な欠陥などによる画素（光電変換セル）の欠陥を製造時より有することがある。
【００４５】
そこで、このデジタルカメラ１０では、撮像デバイス４０の製造時に検出した欠陥画素の位置データ（ＣＣＤ欠陥位置マップ）をＲＡＭ５９に記憶させておく。
【００４６】
そして、このデジタルカメラ１０では、欠陥画素補正部４８がＲＡＭ５９から欠陥画素の位置データを読み出して、欠陥画素の補正を行うように構成する。
【００４７】
この欠陥画素補正部４８は、欠陥画素の補正手段として例えば、撮像素子の欠陥画素からの撮像信号と、撮像信号に同期しその極性が逆で実質同レベルの補正信号とを加算して、欠陥画素からの撮像信号レベルがなくなるよう補正された撮像信号を得ることで、欠陥画素を補正する手段、又は撮像素子の欠陥画素からの撮像信号を欠陥画素の周辺画素からの撮像信号で置換して欠陥画素を補正する置換による補正手段等を利用して構成することができる。
【００４８】
また、欠陥画素補正部４８では、欠陥画素の補正をするか否かの判断基準の要素として、例えばＩＳＯ感度の基準値Ｋ（ここでＫの値は例えば８００に設定することができる）と、解像度モードの基準値Ｍを予め設定しておく。
【００４９】
このＩＳＯ感度の基準値Ｋは、この撮像デバイス４０で種々のＩＳＯ感度により撮影した画像を、人間が目視により画面上に画像上で現れる画素欠陥の傷がどれ位出るかを評価する手法により、実際に傷が気にならなくなるとき（画像上で現れる画素欠陥の傷を目視で容易に判別困難となるとき）の境のＩＳＯ感度を基準値Ｋとして設定する。
【００５０】
これは、デジタルカメラ１０のＩＳＯ感度を上げていくと、撮像デバイス４０が受光する光量が徐々に減少するため、少量の光量で発生した小さな電気信号を大きく増幅することになる。このため、デジタルカメラ１０のＩＳＯ感度を上げるに従ってノイズの影響を受け易くなり、デジタルカメラ１０で撮像された画像が、いわゆる「ざらつく」状態（ノイズが干渉して解像度が低下し画像データの精度が落ちる状態）となって撮像素子の画素欠陥に起因する傷が目立たなくなる（画像上で現れる画素欠陥の傷を目視で容易に判別困難となる）。
【００５１】
よって、デジタルカメラ１０のＩＳＯ感度を、ＩＳＯ感度の基準値Ｋ以上に上げたときには、欠陥画素補正を実行しても意味がない。
【００５２】
また、デジタルカメラ１０のＩＳＯ感度が、ＩＳＯ感度の基準値Ｋ以下のときには、欠陥画素補正を実行すればデジタルカメラ１０で撮像された画像に撮像デバイス４０の画素欠陥に起因する傷が無なって、高い品質の画像が得られるので欠陥画素補正処理を実施する制御を実行する。
【００５３】
次に、解像度モードの基準値Ｍは、以下のように設定される。デジタルカメラ１０において、記録画素数（出力画素数）別に記録した画像を、人間が目視により画面上に傷がどれ位出るかを評価する手法により、実際に傷が気にならなくなるとき（画像上で現れる画素欠陥の傷を目視で容易に判別困難となるとき）の記録画素数を基準値Ｍとして設定する。
【００５４】
よって、デジタルカメラ１０の解像度モードを、解像度モードの基準値Ｍ以下に下げたときには、欠陥画素補正処理を実行する必要がないから、欠陥画素補正処理を不実行とする制御を実行する。
【００５５】
また、使用者が設定したデジタルカメラ１０の解像度モードが、解像度モードの基準値Ｍ以上のときには、欠陥画素補正を実行すればデジタルカメラ１０で撮像された画像に撮像素子の画素欠陥に起因する傷が無なって、高い品質の画像が得られるので欠陥画素補正処理を実施する制御を実行する。
【００５６】
次に、デジタルカメラ１０の図１に示す電気系の構成におけるＣＣＤセンサ等の撮像デバイス４０に対する欠陥補正処理の手順及び作用について、図２のフローチャートを参照して説明する。
【００５７】
はじめに、ステップ１００では、スイッチ類６０（図４又は図５のカラーディスプレイ２６上に図示）で設定されたＩＳＯ感度と解像度モードといった撮影条件の情報を取得し、ステップ１０２へ移行する。
【００５８】
ステップ１０２では、欠陥画素補正を実行するか否かの判定を、ステップ１００で取得されたＩＳＯ感度の値が、予め設定されたＩＳＯ感度の基準値Ｋよりも大きいか否かを判定することによって行い、判定が肯定された場合（設定されたＩＳＯ感度の値がＩＳＯ感度の基準値Ｋよりも大きい場合）には、ステップ１０４へ移行し、判定が否定された場合には、ステップ１０６へ進む。
【００５９】
ステップ１０４では、欠陥画素補正部４８によって撮影データ（撮像デバイス４０によって取得された画像データ）に対する欠陥画素の補正を行わない。すなわち、ＣＰＵ５８の制御によって、Ａ／Ｄ変換器４６によって変換されたデジタルの画像データを直接デジタル信号処理部５０へ入力させる機能に切り替え操作し、撮像デバイス４０によって取得された画像データをＡ／Ｄ変換器４６からデジタル信号処理部５０へ入力し、欠陥補正制御処理を完了する。
【００６０】
次にステップ１０６では、欠陥画素補正を実行するか否かの判定を、ステップ１００で取得された解像度モードの設定値が、予め設定された解像度モードの基準値Ｍよりも小さいか否かを判定することによって行い、判定が肯定された場合（設定された解像度モードの値が解像度モードの基準値Ｍよりも小さい場合）には、前述したステップ１０４へ移行し、判定が否定された場合には、ステップ１０８へ進む。
【００６１】
次にステップ１０８では、欠陥画素補正部４８によって撮影データ（撮像デバイス４０によって取得された画像データ）に対して欠陥画素の補正が行われて一連の欠陥補正制御処理を終了する。
【００６２】
このように、ＩＳＯ感度の値がＩＳＯ感度の基準値Ｋよりも大きい場合、又は解像度モードの値が解像度モードの基準値Ｍよりも小さい場合には、欠陥画素補正処理を実行する必要がないから、欠陥画素補正処理を不実行とするＣＰＵ５８の制御によって、Ａ／Ｄ変換器４６によって変換されたデジタルの画像データを直接デジタル信号処理部５０へ入力させることにより、欠陥画素補正処理のためにかかる演算処理時間を省略して、デジタルカメラ１０で撮影から記録を完了するまでの処理時間を短縮する。
【００６３】
また、高速連写時に低解像度モードに自動的に切り替わるよう構成されたデジタルカメラ１０の機種では、欠陥画素補正演算処理時間の短縮により、高速連写性能を、欠陥画素補正処理を行うデジタルカメラ１０の機種に比べて向上できる。
【００６４】
また、欠陥画素補正処理を行わない場合には、欠陥画素補正処理のためにかかるＣＰＵ（中央処理装置）を動作させるための電力又は欠陥画素補正用の周辺回路を動作させるための電力を省略して、省電力化を図ることができる。
【００６５】
また、ＩＳＯ感度の値がＩＳＯ感度の基準値Ｋよりも小さい場合で、かつ解像度モードの値が解像度モードの基準値Ｍよりも大きい場合には、欠陥画素補正を実行することにより、デジタルカメラ１０で撮像された画像に撮像素子の画素欠陥に起因する傷が無なって、高い品質の画像が得られる。
【００６６】
【発明の効果】
本発明のデジタルカメラは、撮像デバイスに対する欠陥補正の処理を行う際、撮影条件によっては欠陥補正をする意味がないときに欠陥補正の処理を不実行とし、撮影時に行う演算時間を短縮し、消費電力を低減可能とするという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のデジタルカメラに関する実施の形態に係るデジタルカメラの電気系の構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明のデジタルカメラに関する実施の形態に係る、デジタルカメラの電気系で実行する欠陥画素補正演算処理のフローチャートである。
【図３】 本発明のデジタルカメラに関する実施の形態に係るデジタルカメラ本体を正面側から見た状態を示す斜視図である。
【図４】 本発明のデジタルカメラに関する実施の形態に係るデジタルカメラ本体を裏面側から見た状態を示す斜視図である。
【図５】 本発明のデジタルカメラに関する実施の形態に係るデジタルカメラ本体を裏面側から見た状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０ デジタルカメラ
４０ 撮像デバイス
４４ アナログ信号処理部
４６ 変換器
４８ 欠陥画素補正部
５０ デジタル信号処理部
６０ スイッチ類

Claims (2)

1. 被写体に応じて変化する光を光電的に変換し、アナログ画像信号を出力する撮像素子における欠陥画素を補正する補正手段を備えたデジタルカメラであって、設定された撮影条件に応じて、前記補正手段をオン、オフ制御する判定手段を有し、前記撮影条件が解像度モードであることを特徴とするデジタルカメラ。
2. 被写体に応じて変化する光を光電的に変換し、アナログ画像信号を出力する撮像素子における欠陥画素を補正する補正手段を備えたデジタルカメラであって、設定された撮影条件に応じて、前記補正手段をオン、オフ制御する判定手段を有し、前記撮影条件がＩＳＯ感度モードであることを特徴とするデジタルカメラ。

Images